[實用新型]基于拉線式位移傳感器和Zigbee無線網絡的邊坡裂縫位移遠程自動監測系統

無效

• 申請號: 200920001458.3
• 申請日: 2009-01-07
• 公開（公告）號: CN201359486Y
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 鐘志波;張東風;田志偉
• 申請（專利權）人: 神華寶日希勒能源有限公司
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種用于測量邊坡裂縫位移的系統和方法，屬于邊坡滑坡災害遠程實時監測領域。

背景技術

露天礦邊坡滑坡前產生的裂縫是滑坡體位移變化最大的部位，成為我們監測滑坡的最簡單而有效的手段，一般地當裂縫變化達到4-5cm/小時的時候，24小時內將有滑坡發生。

目前國內對露天礦邊坡滑坡前出現裂縫的監測主要由人工完成，通過用尺子測量邊坡裂縫間兩個固定點的距離，來測量邊坡裂縫位移，不但精度低而且有一定危險性，特別是夜間的監測很困難；以往的自動監測系統傳感器復雜，依靠GPRS網絡傳輸信號，需要交納通信費運行成本高，需要固定電源安裝困難；因此需要一種適合露天礦生產環境、運行成本低、安裝布置簡便、無須固定電源、不依賴GPRS網絡，能遠程無線將裂縫變化數據傳輸到監測計算機，計算機監測軟件自動形成變化曲線，供預測滑坡參考的實用系統。

發明內容

本發明正是為解決以上問題，利用拉線式位移傳感器技術和Zigbee無線網絡技術組成了邊坡位移遠程自由動監測系統。系統由現場位移數據采集傳送和監測中心接收分析兩部分組成，其特征是：現場位移數據采集傳送部分的拉線式位移傳感器(1)連接到模擬量采集模塊(2)輸入端，模擬量采集模塊(2)輸出端連接到Zigebee無線發射模塊(3)，太陽能供電模塊(4)為現場采集部分供電，監測中心接收分析部分的Zigebee無線接收模塊(5)連接到計算機(6)，計算機上安裝有MCGS組態軟件，完成位移數據的曲線顯示。

拉線式位移傳感器(1)在安裝時是固定在6米長的角鐵(10)上和固定樁(7)連接，處于裂縫的穩定幫，傳感器測量拉繩拉出裂縫寬度后通過1米長的連接繩與滑動幫固定樁(9)連接。這樣布置兩個固定樁之間的距離至少達到7米，可提高測量裂縫位移的相對變化精度。

邊坡裂縫位移是包含水平和垂直兩個運動方向的變化，對邊坡裂縫的測量既要測量水平方向的也要測量垂直方向的，這樣就使裂縫位移的測量變的復雜，不便于測量和分析，找到一種類似日常測量的即包含垂直變化又包含水平變化的測量手段，就會使測量簡單化，為此我們選擇了拉線式位移傳感器。

拉線式位移傳感器可將機械位移量轉換成可計量的、成線性比例的電信號。在被測物體產生位移時，拉動與其相連接的拉伸繩，拉伸繩帶動傳感器傳動機構與傳感元件同步轉動；當位移反向移動時，傳感器內部的回旋裝置將自動收回拉伸繩，并在拉伸繩伸收過程中保持其張力不變，從而輸出一個與被測物體移動量成正比例的電信號。傳感器鋼繩排線方式采用自動均勻排線、保證具有較高獨立線性精度和較長的傳感器使用壽命。

拉線式位移傳感器的應用使問題變的簡單化，拉線式位移傳感器通過柔性的，可以拉出和縮回的鋼絲長度變化，轉換成可計量的、成線性比例的電信號，固定在裂縫兩邊的柔性鋼絲的伸長，是即包含水平位移也包含垂直位移的變化，這樣一來就使裂縫的位移測量變的簡單明了。

拉線式位移傳感器測量到的位移數據，需遠程無線傳輸到露天礦辦公樓的計算機上進行儲存分析，無線傳輸部分采用了Zigebee無線傳感器網絡，Zigbee無線網絡模塊可以極低的功耗實現較遠的通訊距離，為現場測量部分實現太陽能供電提高了條件，使現場測量部分具有了可移動性能，滿足了露天礦現場的要求，取代了以往的邊坡監測系統的GPRS通訊方式，節省了日常的網絡通訊費。

監測計算機上安裝有MCGS組態軟件，對各傳感器的數據進行儲存分析，自動生產直觀的數據變化曲線，供我們分析邊坡裂縫狀態和變化趨勢時參考。

附圖說明：

圖1系統原理流程圖

圖2傳感器安裝布置圖

圖3位移歷史變化曲線示意圖

圖1中：拉線式位移傳感器(1)、模擬量采集模塊(2)、Zigbee無線發射模塊(3)、太陽能供電模塊(4)無線接收模塊(5)、計算機(6)。

圖2中：穩定幫固定樁(7)、傳感器(8)、滑動幫固定樁(9)、連接角鐵(10)。

具體實施方式

拉線式位移傳感器采用型號為JJX-M1-50-10V-F它的測量范圍為5000mm，電壓輸出為0-10V。

拉線式位移傳感器主要技術指標：

1、位移有效測量范圍：100、200、500、700、1000、1500、2000、5000、8000mm等多種尺寸

2、電源電壓：5VDC、12VDC、15VDC、24VDC等

3、信號輸出：電位計，電壓，電流，編碼器脈沖、計算機接口等

3、線性精度：200mm優于±0.5％，500mm以上優于±0.28％(誤差最大點，非綜合精度)